Исследовательская группа из Университета штата Огайо превратила обычные съедобные грибы, такие как шиитаке и шампиньоны, в базовый электронный компонент, называемый «мемристором». Мемристоры могут запоминать электрические состояния, в которых они находились, и являются ключевым компонентом при создании вычислительных систем, подобных человеческому мозгу. Это открытие, опубликованное в последнем выпуске журнала *PLOS ONE*, предполагает, что грибные сети перспективны в качестве «зеленой» альтернативы будущим вычислительным технологиям, потенциально заменяя текущие микроэлектронные устройства, которые полагаются на металлы и полупроводники для обработки и хранения цифровой информации.

Грибы давно привлекают внимание благодаря своей удивительной адаптивности и уникальной биологической структуре. Их внутренняя часть состоит из плотной сети гиф, обладающих естественной проводимостью, что делает их перспективными материалами для биоэлектроники. Команда обнаружила, что грибы шиитаке и другие образцы грибов, выращенные и дегидратированные определенным образом, могут быть подключены к цепям. Они демонстрируют стабильный эффект памяти при подаче токов различного напряжения и частоты. Этот эффект аналогичен поведению мемристоров в традиционных полупроводниковых чипах, что означает, что эти органические материалы могут сохранять информацию даже после выключения питания, подобно компьютерной памяти.

Команда прикрепила электроды к различным частям грибов и протестировала их, используя дифференциальную проводимость внутри их тканей. Двухмесячные эксперименты показали, что при использовании в качестве оперативной памяти эти мемристоры на основе грибов могут выполнять до 5850 операций переключения сигнала в секунду с точностью около 90%. Хотя производительность снижается на высоких частотах, это можно компенсировать добавлением большего количества грибных единиц параллельно, подобно тому, как мозг повышает вычислительную мощность за счет скоординированной работы нейронов.

Самым большим преимуществом этого типа органических чипов является низкое энергопотребление. Поскольку их механизм работы ближе к биологической нервной системе, устройства на основе грибов почти не потребляют энергии в режиме ожидания или неактивном состоянии, что потенциально может обеспечить значительную энергоэффективность и экономические преимущества для будущих вычислительных устройств.

Более того, по сравнению с традиционными электронными компонентами, которые полагаются на редкие металлы, энергоемкие производственные процессы и трудно поддаются переработке, устройства на основе грибов биоразлагаемы, используют легкодоступное сырье и недороги в производстве, помогая сократить количество электронных отходов и способствуя устойчивому развитию. Хотя концепция использования грибов для вычислений не нова, это исследование является первым, в котором систематически демонстрируется, как обычные съедобные грибы могут быть обучены для работы в системах мемристоров с практическими функциями, и исследуются пределы их производительности.

Применения этой технологии обширны. Более крупные грибные сети могут быть использованы для периферийных вычислений и задач в экстремальных условиях, таких как аэрокосмические исследования; миниатюризированные устройства перспективны для интеграции в носимые устройства или автономных роботов, повышая их чувствительность и быстродействие.

Трудно представить, что грибы, которые мы обычно видим на обеденном столе, могут путем продуманного проектирования превратиться в ключевой компонент для создания вычислительных систем, подобных мозгу, — мемристоры. Мемристор — это особый элемент цепи, который может «запоминать» прошлые паттерны электрического тока; его «вычисления в памяти» идеально имитируют работу нейронов и синапсов в мозге. Этот «грибной мозг» потребляет мало энергии, биоразлагаем, использует легкодоступное сырье и естественным образом устойчив к радиации. Это исследование демонстрирует новые возможности для будущего вычислительной техники; вычислительные устройства не обязательно должны быть сделаны из холодного металла; они могут быть такими же гибкими, «зелеными», органическими и эффективными, как живые организмы.